特高压直流分层接入方式下预防换相失败的协调控制策略

分层接入的特高压直流输电系统中,非故障层换相失败预测控制的启动时刻存在延时,无法及时反应故障严重程度以输出合适的触发角提前量,可能导致高低端换流器同时发生换相失败的风险增加。对此,提出一种基于故障层触发角提前量前馈的高低端换流器换相失败预测控制协调策略。利用故障层换流器可更灵敏反应故障严重程度的特点,所提策略将故障层换相失败预测控制触发角提前量引入非故障层换相失败预测控制,实现非故障层换相失败预测控制启动时刻提前。此外,还引入直流电流协调系数以得到更合适的触发角提前量。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对不同工况下所提控制策略进行了验证。结果表明,该策略能快速应对逆变侧交流系统故障,减小高低端换流器同时发生换相失败的风险,对预防分层接入系统高低端换流器同时发生换相失败有一定借鉴意义。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考.最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议.     

直流输电系统的换相失败及其对策

分析了直流输电系统换相失败发生的机理，研究了影响换相失败的有关的几个因素，提出了抑制换相失败的对策。     

考虑多直流无功交互影响的换相失败预防协调控制方法

换相失败预防(CFPREV)在抑制换相失败的同时会增大直流系统的无功消耗。换流站之间存在无功交互影响,这一固有特性削弱了CFPREV在多馈入直流系统中的有效性和适用性,甚至可能导致多直流连锁换相失败。针对CFPREV的局限性,提出了抑制多直流连锁换相失败的协调控制方法。首先,提出了反映多直流实时换相电压状态的综合指标。然后,将多直流实时换相电压状态引入原有控制策略,考虑无功交互影响对CFPREV进行协调控制。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明所提方法能够有效抑制多直流连锁换相失败。     

多馈入直流输电系统换相失败研究综述

多馈入直流(MIDC)输电系统具有更大的输送容量和更灵活的运行方式,然而由于各直流逆变站距离近,单个交流或直流系统故障有可能同时影响到多回直流线路,造成多回直流相继或同时换相失败,从而对系统稳定性造成影响。本文从换相失败的机理出发,对近年来针对MIDC输电系统换相失败影响因素的研究内容进行了全面的分析,并对换相失败的抑制措施,换相失败后各直流子系统的协调恢复策略进行了深入的研究。同时指出谐波对MIDC输电系统的影响,换相失败的传递特性,协调控制的制定等方面研究的不足,为进一步研究MIDC输电系统的换相失败提供了思路。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国Siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考。最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议。     

高压直流输电系统中换相失败Hypersim仿真分析

Hypersim是一套功能强大、接口方便、适应性广的全数字实时仿真系统,它能为HVDC换相失败问题的研究提供快速、灵活和准确的电磁暂态仿真。基于Hypersim建立了单极12脉波HVDC系统的详细模型,并分析了一次系统和控制系统的具体结构。对逆变器交流母线发生单相接地短路和三相接地短路故障的情况进行了仿真计算,研究换相失败的判定依据。仿真结果表明,Hypersim能够准确模拟HVDC系统发生换相失败情况,以及通过在控制系统中实施保护控制,能有效抑制换相失败的发生。     

高压直流输电系统换相失败抑制方法

本文发现了造成直流输电系统后续换相失败的原因之一：锁相环在暂态过程中不能准锁定交流电压相位从而导致控制系统给出的指令触发角与实测的触发角存在偏差。并且较为直观的分析了这种锁相环暂态误差造成换相失败的作用机理。本文以减小锁相环暂态偏差对控制系统的不利影响为目标,在间接测量得到锁相环暂态误差的基础上设计了反馈补偿环节。在PSCAD/EMTDC平台的基础上,并在仿真模型中考虑最小熄弧时间,将输电线路等值为电感,验证本文所提的补偿环节对后续换相失败的抑制作用。算例表明本文所提的补偿环节对换相失败的抑制作用明显,本文所提的补偿环节可靠有效,具有较大的工程实际意义。     

换相失败下STATCOM助增暂态过电压机理与优化策略

随着新能源发电的大规模接入,交直流输电系统“强直弱交”特点日益突出。当直流输电系统发生换相失败时,弱送端系统会产生暂态过电压。静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)响应电网电压的变化时,其控制环节的滞后性会导致STATCOM对暂态过电压产生助增作用。针对该现象,文章首先分析了换相失败下弱送端系统暂态过电压的产生机理,接着通过分析频率响应特性,对STATCOM响应滞后时间给出了理论推导,最后针对STATCOM响应滞后特性提出了一种基于阻尼投切的优化策略,以抑制STATCOM对过电压的助增作用,并通过仿真验证了优化策略的有效性。     

混合多馈入直流输电系统连续换相失败抑制策略

随着直流输电工程应用的增多,一旦常规直流发生连续换相失败将会对电力系统的稳定运行产生极大的影响,因此为了抑制混合多馈入直流输电系统中常规直流的连续换相失败,本文从提升常规直流换相电压的角度出发,提出了混合多馈入直流输电系统的协调控制策略。该策略根据常规直流的实时无功缺额动态调节柔性直流输出的无功功率与有功功率,从而改变其暂态稳定运行点。通过该策略的协调控制可以抑制常规直流的连续换相失败以及较大限度提升直流输电系统有功功率的传输能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了混合双馈入直流输电系统的仿真模型,验证了该协调控制策略的有效性。     

预防多馈入直流输电系统换相失败的直流功率控制方法

为了预防多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败的问题,提出了一种直流功率控制方法。在定量分析直流功率对逆变侧换流母线电压影响的基础上,利用回降故障直流功率、增大系统电压稳定裕度的方法防止换相失败。该方法根据逆变器之间的相互作用关系,将多馈入直流输电系统换相失败分为2种不同场景,针对不同场景设计了相应的直流功率控制策略,并给出了对应的直流功率控制启动判据,计算了直流功率调节量及其调节速率。在PSCAD仿真平台搭建多馈入直流输电系统模型,所提出的直流功率控制方法能够有效避免多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败。     

柔性直流和常规直流互联输电系统协调控制策略

对一种新型的柔性直流与常规直流互联输电系统进行了研究,针对常规直流送端可能出现的功率不平衡问题,提出了常规直流和柔性直流功率附加器的协调控制策略。该策略通过2种直流有功附加控制器来提高区域内有功功率平衡能力,针对常规直流进行有功功率调节时换流站无功不平衡引起的电压波动问题,设计了柔性直流无功附加控制器。最后,通过仿真验证了协调策略的有效性,结果表明所设计的有功-无功附加控制器能够相互配合,有效提升整个系统的功率平衡能力。     

基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防策略

分析换相失败的机理,指出现有换相失败预防控制措施的局限性,提出一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防策略。该控制策略根据交流系统故障严重程度及系统的恢复情况确定整流侧触发角参考值,采用可变启动阈值调整控制系统检测交流故障的灵敏度;采用可变输出惯性时间常数确定控制器输出量的变化速度,从而达到既预防换相失败又兼顾交直流系统恢复速度的目的。以改进的CIGRE HVDC模型为例进行了仿真研究,仿真结果表明所提方法的优越性,并验证了可变启动阈值及可变输出惯性时间常数设计的合理性。此外,分析并仿真说明了整流侧到逆变侧的站间通信时延对控制系统作用效果的影响。     

采用VSC-HVDC改善LCC-HVDC直流侧暂态特性的无功协调控制

为了抑制常规直流输电换相失败引起的整流侧直流过电流和交流暂态电压,提出了一种适用于柔性直流输电和常规直流输电整流侧并联情况下的混合多馈入直流系统的暂态无功协调控制策略.首先分析了换相失败后混合多馈入直流系统的暂态特性,然后基于常规直流输电的定直流电流控制和柔性直流输电的定交流电压控制的控制特点,设计了混合多馈入直流系统...     

抑制直流送端系统暂态过电压的直流和风电控制参数协调优化

为抑制风电经高压直流外送方式下的直流送端系统暂态过电压,提出一种直流和风电控制参数协调优化方法。首先,从整流站与风电场之间的无功转换角度分析了直流送端系统暂态过电压的产生机理,进而从系统无功特性入手研究了直流整流侧、风电转子侧变流器控制参数影响暂态过电压的机理,为抑制暂态过电压的控制参数协调优化提供了理论依据。然后,构建了以直流送端系统暂态过电压峰值最小为目标的优化模型,通过联合调用的方式,可在电磁暂态模型准确模拟交直流系统电磁暂态过程的基础上,进一步采用改进粒子群优化算法协调优化直流和风电控制参数,从而有效抑制直流送端系统暂态过电压。最后,通过修改后的4机11节点系统和新英格兰39节点系统的仿真分析,验证了所提方法的有效性和准确性。     

应对直流连续换相失败的动态无功备用评估

实时评估基于晶闸管的相控换流式直流输电系统(LCC-HVDC)连续换相失败风险,及时采取预防控制措施对保障大电网安全稳定运行意义重大。提出一种应对直流连续换相失败的发电机有效动态无功备用评估方法。将对应于换流母线电压二次跌落的发电机最大无功出力增量定义为有效动态无功备用,临界点处的有效动态无功备用称之为最大有效动态无功备用。当系统动态无功备用小于备用容量门槛值时,采取两阶段的预防控制措施搜索方法。首先采用提升发电机机端电压和增加静态无功补偿的方式,如仍然不能满足要求,在此基础上增加开机。某实际电网的算例验证了该方法的有效性。     

抑制多馈入直流输电系统相继换相失败的协调恢复控制策略

针对多馈入直流系统容易出现的相继换相失败的问题,提出一种渐进恢复控制策略。为了确定各直流系统的恢复顺序,提出多馈入无功运行有效短路比(QMOESCR)指标,用来衡量直流系统受端电网强度和直流系统之间耦合程度的大小,并以此作为协调安排各直流系统故障后功率恢复速率的依据。然后,从改善交直流互联系统故障恢复特性的角度出发,对多回直流系统进行有序恢复,降低多回直流系统恢复过程中的无功需求,从而避免多回直流系统出现的相继换相失败,保证系统的安全稳定运行。分别对简单三馈入直流系统的电磁暂态仿真和南方电网机电暂态仿真的结果表明所提出的渐进协调恢复策略是有效的、可行的。     

高压直流输电系统抑制换相失败的最小关断面积控制策略

根据逆变器的换相过程,分析了换相失败机理。比较了两种高压直流输电系统换相失败判别方法:最小关断角判别和最小关断面积判别;为了提高逆变站抑制换相失败的能力,提出了最小关断面积控制策略。以林枫直流为研究对象,在PSCAD/EMTDC中建立了相应的控制保护模型,对最小关断角控制策略和最小关断面积控制策略进行对比实验。仿真结果表明最小关断面积控制策略抑制换相失败的效果优于最小关断角控制;交流电压跌落幅度过大,换相失败无法避免。